試論電力設備故障及監測診斷技術

目前電力設備的故障檢測維修采用“一刀切”的方式，容易造成浪費、重復等現象。本文對電力設備故障監測與技術的發展以及內容進行了闡釋。

一、電力設備監測與診斷技術的發展階段

電力設備監測與診斷技術大致經歷了以下三個階段：

(一)停電實驗階段

這個階段大概開始于20世紀50年代，主要是采用一些普遍的預防性方法，這些實驗方法都對電力設備的安全運行有著積的作用。

(二)帶電測試階段

這一階段約開始于20世紀70年代。當時人們僅僅是為了在不停電的情況下對電力設備進行直接測量，主要是對泄漏電流以及介質耗損的因數進行測量。因此測量的項目少，應用范圍也比較窄，還沒能得到廣泛的運用。

(三)在線檢測階段

這一階段大致開始于20世紀90年代，隨著現代科技的發展，在國外診斷技術的基礎上，在線監測技術也發展起來了。尤其是隨著現代計算機技術和數字波采集技術的發展，在線監測更是向更高層次發展起來了。

二、電力設備故障監測與診斷技術的新發展

電力設備故障監測與診斷技術的新發展主要體現在以下幾方面：

(1)電力設備故障診斷的專家系統的研發。這是電力設備故障監測與診斷技術中顯著的成果，因為人們關于故障診斷和維修的知識要遠遠落后于專家的經驗及實踐，這就為專家系統的發展提供了廣闊的空間；

(2)虛擬儀器的發展。虛擬儀器主要是由接口電路、計算機資源以及數據分析、用戶界面等軟件合成的。因為虛擬儀器具有高度的靈活性與有效性，并且能夠用圖形與表格準確快速地表示出結果，這是傳統儀器所無法比擬的；

(3)智能儀器技術。智能儀器已經成為了當今儀器發展的主要方向。智能儀器能夠進行自動采集、辨識、選擇等，能根據實際變化選擇的工作方式，獲得令人滿意的效果。

三、電力設備常見故障及其分布

電力設備的結構復雜，運行條件也較苛刻，因此在系統中出現故障的機率比較大。曾有人對世界范圍內的所有電力設備可靠性進行了初步的調查，而后發現，機械所引起的故障占MF與mf故障的70％左右。所謂MF是指主要故障，即導致電力設備出現一種以及一種以上的基本功能故障。mf是指次要故障，即除了主要故障意外的其他故障。在針對63kV以上的電力設備的第二次調查中發現，在所有的主要故障中，因機械操作引起的故障就占了其中的44％；在所有次要故障中，因機械操作所引起的故障占其中的39.4％。由此可見，機械故障是其中的主要部分。在前人的兩次調查中還發現，僅僅只有4.7％的主要故障及25.1％的次要故障能在例行檢查中被提前發現；另外有8.1％的主要故障與4.5％的次要故障是因為不適當的修理而造成的。由此可知，在電力設備的定期維修中還存在很大的問題與不足。

目前，我國電力設備的故障主要表現在：異常震動、腐蝕、疲勞、磨損、蠕變、塑性斷裂、脆性及絕緣劣化等。

四、電力設備故障的產生原因及診斷

電力設備故障出現原因主要有以下幾種常見的：擊穿短路；負載量下降；嚴重超載；電纜絕緣下降；誤動作；元器件誤動；破損老化；控制電源驟降；保護失準；性能下降；控制線路受潮等。在所有事故狀態中，控制回路要準確快速地使斷路器跳閘并切斷電源，這樣就能避免事故的殃及面擴大，避免持續時間延長。檢測與維修人員也能在跳閘后對事故的部位、類型快速做出判斷，采取適宜的維修措施。判斷的事故的順序應是：(1)依據信號燈以及信號，繼電器顯示確定出是事故跳閘還是誤動作跳閘；(2)依據各種繼電器動作標識來確定是什么原因引起的跳閘；(3)拉開隔離等有關開關，檢查跳閘后各設備是否有損壞，用兆歐表對開關、電纜絕緣值等進行檢測；(4)檢查回路元件動作及斷路器有沒有失常；(5)依據檢查和測試的結果，診斷出現的故障的類型以及故障所引起的設備的損壞程度，同時向用戶報告事故的具體情況，依照所規定的職責進行維修或更換設備。

在對電力設備故障檢測和診斷上，我國已經開展與應用的判斷技術有多種：(1)用聲發射技術及絕緣油氣相色譜等對局部放電量進行測定；(2)能夠在空載工況下分辨出發電機轉子匝的技術也得到了廣泛應用；(3)氫冷、空冷發電機絕緣超溫過熱的檢測技術；(4)利用紅外線成像對電器過熱點進行檢測；(5)采用聲發射測量爐管泄漏以及汽包焊縫質量并得到了初步成果；(6)在水電廠用激光對大壩位移進行測試；(7)采用微波吸收的原理對水塔空氣中的水滴量以及飛灰中的含碳量進行測定并己獲得成功。

五、電力設備監測的方式

對電力設備的監測方式主要有離線監測與在線監測兩種。

(一)離線監測

離線監測是指在電力設備停止工作的狀態下對其進行檢查的方式。

離線監測的方式簡單，配置的費用低，監測儀器通用，其檢查的判斷依據與要求都有統一的標準，操作性強。但是離線監測不能將電力設備故障的發生率降到零，不能完全防止電力設備故障的出現。在電力設備的運行中，設備出現突發事故或者外界引起突發狀況也都是無法預知的。因此采用離線監測方式監測電力設備的時間死區大。在這個時間死區中，電力設備無法得到很好的監測與控制。因此我們并不能只是單一的采用離線監測。目前采用離線監測主要是為了能夠更好地對設備的狀態進行判斷并決定是否將設備維修作為項目內容，同時它還可以對部分慢性發展的設備缺陷做到預知。

(二)在線監測

1.在線監測的形式。

在線監測是在設備不停電的狀態下實行的監測，相對離線監測而言，在線監測可以避免給企業和用電用戶帶來不必要的損失，尤其是在經濟方面。依據周期形式可以將在線監測分為以下兩種：(1)非定期或定期的間隔性測試，這是在離線監測基礎上的一種改進。將測試的條件變為了利用己運行的電壓進行，這樣就不會影響設備的正常工作，即通常所說的帶電測試。帶電測試的特點就是有一定的時間間隔，不能過于頻繁地或是連續地對設備進行監測。(2)準時或實時地對設備進行監視與測驗。這種形式的特點就是設備在帶電的情況下能夠對設備的某種或是某幾種化學量或物理量進行連續地自動測試。并且該種形式能夠根據被測試對象的性質，可以對一些沒有突變性質的被測試對象采用一定時間間隔來進行實時準確的測試。它同帶電測試的不同之處就是具有連續性與自動性。

2.在線監測的要求。

在線監測的要求主要有：(1)要對數據去偽存真。所謂去偽存真就是將因環境或是裝置本身等原因所干擾的無用信息以及儀器本身所帶來的虛假信息剔除掉；(2)對監測數據的校正。在線監測能夠對因工作環境的濕度、溫度所帶來的誤差，電壓變化、設備的負載變化等所引起的誤差等起到自動校正的作用；(3)在線監測要能夠對監測信息的變化速率進行計算并畫出相應的變化曲線，根據這些以及變化速率了解數據的發展趨勢；(4)在線監測要能夠對反映設備狀態的數據進行進一步的分析與判斷，以確保設備各部分是否有異常。